(57)【要約】【課題】高いコントラストが得られるとともに、モアレの発生を抑制することで鮮明な画像を得ることが可能なスクリーンを提供する。【解決手段】本発明のスクリーン１は、光を反射する光反射層２と、光反射層２の視認側に設けられ、所定の方向から入射された光を吸収する光吸収層３と、を備え、光吸収層３が、光透過性を有する基材層４と、各々が光吸収性を有する複数の光吸収片５と、を含み、複数の光吸収片５の各々は、当該光吸収片５の主面が表示面３Ａの法線と略平行になる姿勢で基材層４の内部に分散されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射画像を表示する表示面を有するスクリーンであって、
光を反射する光反射層と、
前記光反射層の視認側に設けられ、所定の方向から入射された光を吸収する光吸収層と、を備え、
前記光吸収層が、光透過性を有する基材層と、各々が光吸収性を有する複数の光吸収片と、を含み、
前記複数の光吸収片の各々は、当該光吸収片の主面が表示面の法線と略平行になる姿勢で前記基材層の内部に分散されていることを特徴とするスクリーン。
【請求項２】
前記複数の光吸収片の各々は、前記主面が前記表示面の水平方向と略平行になる姿勢で配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項３】
前記複数の光吸収片の各々は、前記主面が前記表示面の垂直方向と略平行になる姿勢で配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項４】
前記複数の光吸収片は、前記主面の前記表示面の法線を中心とする回転角が異なるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のスクリーン。
【請求項５】
前記複数の光吸収片の各々の位置が、前記光吸収層内の仮想的な格子点に対して前記表示面の水平方向、垂直方向、法線方向のうちの少なくとも一つの方向にずれていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項６】
前記光吸収片が、光吸収性を有する樹脂材料からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項７】
前記光吸収片が、光吸収性を有する磁性体材料からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載のスクリーン。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか一項に記載のスクリーンと、前記スクリーンに対して画像光を投射するプロジェクターと、を備えたことを特徴とするプロジェクションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンおよびプロジェクションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、フロント投射型のプロジェクターは、投射光を反射させて画像を表示する反射型スクリーンと組み合わせて用いられる。この種のスクリーンは、暗室環境下においては高コントラストの画像を容易に得ることができる。その一方、会議室や一般家庭のリビングルーム、学校の教室などの明室環境下においては、外乱光の反射の影響でスクリーンが明るくなってしまい、高コントラストで鮮やかな画像を得ることが難しい。
【０００３】
そこで、高コントラストの画像を得るために、例えばスクリーン裏面側に四角錐台形状の単位構造を連続的に配置し、単位構造の隙間に吸収体を充填した構成を有するスクリーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。あるいは、表面に多数の凹部が形成され、凹部と凹部との間の壁部の表面に反射低減処理が施されたスクリーンが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２４３６９１号公報
【特許文献２】特開平５−３３３４３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のスクリーンは、同一形状、同一寸法の四角錐台状の単位構造を格子状に並べた構成となっているため、設計や製造が容易である反面、プロジェクターに用いられる液晶ライトバルブ等の光変調素子の画素構造との干渉によってスクリーン上でモアレが発生し、鮮明な画像が得られない可能性が高い。また、特許文献２に記載のスクリーンも、多数の凹部が一定の間隔で規則的に形成されているため、特許文献１のものと同様、モアレが発生し、鮮明な画像が得られない可能性が高い。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、高いコントラストが得られるとともに、モアレの発生を抑制することで鮮明な画像を得ることが可能なスクリーン、およびこのスクリーンを備えたプロジェクションシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明のスクリーンは、投射画像を表示する表示面を有するスクリーンであって、光を反射する光反射層と、前記光反射層の視認側に設けられ、所定の方向から入射された光を吸収する光吸収層と、を備え、前記光吸収層が、光透過性を有する基材層と、各々が光吸収性を有する複数の光吸収片と、を含み、前記複数の光吸収片の各々は、当該光吸収片の主面が表示面の法線と略平行になる姿勢で前記基材層の内部に分散されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、光吸収層を構成する構成要素のうち、主に光吸収を担う光吸収片の各々は、その主面が表示面の法線と略平行になる姿勢で基材層の内部に分散されているため、表示面の法線に対して比較的小さい角度で入射する画像光は、光吸収片にそれ程吸収されることなく、光反射層によって効率的に反射する。そのため、輝度（ゲイン）の低下が最小限に抑えられる。一方、表示面の法線に対して比較的大きい角度で入射する照明光等の外乱光は、画像光に比べて光吸収片に吸収されやすい。さらに、複数の光吸収片が基材層内部に分散された構成のため、規則的な構造を有する光変調素子の画素等との干渉が生じにくく、モアレが発生し難い。その結果、本発明によれば、高コントラストでモアレが少なく、鮮明な画像を表示可能なスクリーンを実現できる。
【０００９】
本発明のスクリーンにおいて、複数の光吸収片を配置する姿勢は、どのような方向からの外乱光が多いか等、その使用環境に応じて、以下の３種類を使い分けることが好ましい。
一つは、前記複数の光吸収片の各々は、前記主面が前記表示面の水平方向と略平行になる姿勢で配置されている構成とすることができる。
この構成によれば、複数の光吸収片の主面が表示面の垂直方向を向くため、表示面の垂直方向、すなわち部屋の天井や床等の上下方向からの外乱光を効果的に遮断し、高コントラストの画像を得ることができる。
【００１０】
もしくは、本発明のスクリーンにおいて、前記複数の光吸収片の各々は、前記主面が前記表示面の垂直方向と略平行になる姿勢で配置されている構成とすることができる。
この構成によれば、複数の光吸収片の主面が表示面の水平方向を向くため、表示面の水平方向、すなわち部屋の壁面等の水平方向からの外乱光を効果的に遮断し、高コントラストの画像を得ることができる。
【００１１】
もしくは、本発明のスクリーンにおいて、前記複数の光吸収片は、前記主面の前記表示面の法線を中心とする回転角が異なるように配置されている構成とすることができる。
この構成によれば、複数の光吸収片の主面が表示面の様々な方向を向くため、表示面の垂直方向、水平方向、斜め方向等、様々な方向からの外乱光を効果的に遮断し、高コントラストの画像を得ることができる。
【００１２】
本発明のスクリーンにおいて、前記複数の光吸収片の各々の位置が、前記光吸収層内の仮想的な格子点に対して前記表示面の水平方向、垂直方向、法線方向のうちの少なくとも一つの方向にずれている構成とすることができる。
この構成によれば、複数の光吸収片の各々が格子状に並ぶことがなく、不規則にずれた構成とできるため、モアレの発生を確実に抑制できる。
【００１３】
本発明のスクリーンにおいて、前記光吸収片を、光吸収性を有する樹脂材料や光吸収性を有する磁性体材料で構成することができる。
光吸収片を樹脂材料で形成する場合には液状の樹脂材料の塗布、印刷等の技術を用いて形成できる。光吸収片を磁性体材料で形成する場合には製造過程で基材層の硬化前に磁場を加えることにより光吸収片が所定の方向に向くように配置できる。
【００１４】
本発明のプロジェクションシステムは、上記本発明のスクリーンと、スクリーンに対して画像光を投射するプロジェクターと、を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、上記本発明のスクリーンを備えているため、高コントラストで鮮明な画像を表示可能なプロジェクションシステムを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態のスクリーンを示す図である。
【図２】本実施形態のスクリーンの製造工程を示す図である。
【図３】本実施形態のスクリーンの他の製造工程を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態のスクリーンを示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態のスクリーンを示す図である。
【図６】光反射片の配置を説明するための図である。
【図７】本発明のプロジェクションシステムの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態のスクリーンは、フロント型プロジェクターからの画像光が投射される反射型スクリーンである。
図１は本実施形態のスクリーンを示す図であって、図１（Ａ）は斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図、である。図２は本実施形態のスクリーンの製造工程を示す図である。図３は本実施形態のスクリーンの他の製造工程を示す図である。
なお、以下の図面では、スクリーンの表示面の水平方向をＸ方向、垂直方向をＹ方向、法線方向をＺ方向とする。また、図面上で各構成要素を見やすくするため、構成要素によっては他の構成要素と寸法の縮尺を変えて示すことがある。
【００１７】
本実施形態のスクリーン１は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光反射層２と、光反射層２の視認側に設けられた光吸収層３と、の積層構造で構成されており、表示面３Ａを有している。光反射層２は、従来一般のスクリーンに用いられているものと同様で良く、例えば白色の樹脂シート等を用いることができる。また、光反射層２の視認側に反射光を拡散させる光拡散層を備えていても良い。光吸収層３は、所定の方向から入射された光を主に吸収する特性を有し、基材層４と多数の光吸収片５とから構成されている。また、本明細書では、説明の便宜上、光吸収層３側の最表面を、スクリーン１の「表示面３Ａ」と呼ぶことにする。
【００１８】
基材層４は、光透過性を有しており、例えば透明樹脂等の材料で構成されている。光吸収片５は、光吸収性を有する片材であり、例えば主面の寸法が０．１ｍｍオーダー〜１ｍｍオーダー程度であり、鱗片状または薄膜状の黒色樹脂や金属等から構成されている。光吸収片５の主面の平面形状は、矩形、円形、多角形、不定形など、特に限定されない。また、複数の光吸収片５の間で主面の形状や寸法は異なっていて良い。
【００１９】
各光吸収片５は、その主面が表示面３Ａの法線方向（Ｚ方向）と略平行、かつ垂直方向（Ｙ方向）と略平行になる姿勢で基材層４の内部に分散されている。すなわち、各光吸収片５は、その主面が表示面３Ａの法線（Ｚ軸）と垂直軸（Ｙ軸）とでできる平面（ＹＺ平面）と略平行になる姿勢で基材層４の内部に分散されている。各光吸収片５の位置は、表示面３Ａの水平方向（Ｘ方向）、垂直方向（Ｙ方向）、法線方向（Ｚ方向）のいずれにおいても決まった座標位置にはなく、不規則にばらついている。したがって、隣り合う光吸収片５同士の間隔も一定ではなく、不規則にばらついている。
【００２０】
次に、上記構成のスクリーン１の製造方法について説明する。
薄膜状の黒色樹脂を用いて光吸収片５を構成する場合には、以下の方法が採用できる。
最初に、図２（Ａ）に示すように、後に基材層４となる透明樹脂板６を準備し、次いで、図２（Ｂ）に示すように、透明樹脂板６の表面に、黒色樹脂からなる塗料を局所的に不規則な位置に塗布し、光吸収片５を形成する。塗料の塗布方法としては、例えばランダムな塗布パターンを用いたスクリーン印刷法、液滴吐出法などを用いることができる。
【００２１】
次に、図２（Ｃ）に示すように、光吸収片５を形成した透明樹脂板６上に他の透明樹脂板６を重ね合わせ、重ね合わせた透明樹脂板６上に黒色樹脂の塗料を局所的に塗布して光吸収片５を形成する作業を繰り返す。ただし、塗料の塗布パターンは透明樹脂板６毎に変えることが望ましい。
次に、図２（Ｄ）に示すように、複数枚の透明樹脂板６を重ね合わせた積層体７を各透明樹脂板６の主面と直交する平面で（２点鎖線で示す直線Ｂに沿って）切断し、光吸収層３とする。
最後に、図示を省略するが、別途作製した光反射層２と光吸収層３とを貼り合わせることにより、本実施形態のスクリーンが完成する。
【００２２】
あるいは、黒色の磁性体金属を用いて光吸収片を構成する場合には、以下の方法が採用できる。
最初に、図３（Ａ）に示すように、液状の透明樹脂８の中に黒色の磁性体金属片９を分散させたものを準備する。そして、磁石等を用いてこれに磁場を加えることにより、各金属片９は、図３（Ｂ）に示すように、位置が不規則なまま、姿勢は磁界の方向に平行になるように整列し、光吸収片５として機能する。その後、透明樹脂８を硬化させることにより、光吸収層３が作製でき、光反射層３を貼り合わせることで本実施形態のスクリーン１が完成する。
【００２３】
本実施形態のスクリーン１においては、光吸収層３内の各光吸収片５が表示面３Ａの法線と略平行、かつ垂直方向と略平行な姿勢で分散されているため、表示面３Ａの法線に対して比較的小さい角度で入射するプロジェクターからの画像光は、光吸収片５にそれ程吸収されることなく、光反射層２によって効率的に反射される。一方、表示面３Ａの法線に対して比較的大きい角度で入射する外乱光は、画像光に比べて光吸収片５に吸収されやすい。さらに、複数の光吸収片５が基材層４内部に不規則に位置するため、規則的な構造を有する光変調素子の画素等との干渉が生じにくく、モアレが発生し難い。その結果、本実施形態によれば、高コントラストでモアレが少なく、鮮明な画像を表示可能なスクリーンを実現できる。特に、複数の光吸収片５の主面が左右方向を向いているため、部屋の壁面等からの外乱光が効果的に遮断され、高コントラストの画像を得ることができる。
【００２４】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について図４を参照して説明する。
図４は本実施形態のスクリーンを示す図であって、図４（Ａ）は斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面図、である。
本実施形態のスクリーンの基本構成は第１実施形態と同一であり、光吸収片の姿勢が異なるのみである。
したがって、図４において図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００２５】
第１実施形態のスクリーン１では、各光吸収片５はその主面が表示面３Ａの垂直方向（Ｙ方向）と略平行になる姿勢で基材層４の内部に分散されていた。これに対して、本実施形態のスクリーン１１においては、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、各光吸収片５は、その主面が表示面３Ａの法線方向（Ｚ方向）と略平行、かつ水平方向（Ｘ方向）と略平行になる姿勢で基材層４の内部に分散されている。すなわち、各光吸収片５は、その主面が表示面３Ａの法線（Ｚ軸）と水平軸（Ｘ軸）とでできる平面（ＸＺ平面）と略平行になる姿勢で基材層４の内部に分散されている。
【００２６】
各光吸収片５の位置が表示面３Ａの水平方向（Ｘ方向）、垂直方向（Ｙ方向）、法線方向（Ｚ方向）のいずれにおいても不規則にばらついている点、隣り合う光吸収片５同士の間隔が不規則にばらついている点は第１実施形態と同様である。また、製造方法も第１実施形態と同様の方法が利用できる。
【００２７】
本実施形態においても、高コントラストでモアレが少なく、鮮明な画像を表示可能なスクリーンを実現できる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。特に本実施形態の場合、複数の光吸収片５の主面が上下方向を向いており、上下方向からの外乱光を有効に遮断できるため、部屋の天井や床面からの外乱光が多い環境で使用するのに好適である。
【００２８】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について図５、図６を参照して説明する。
図５は本実施形態のスクリーンを示す斜視図であり、図６は光吸収片の配置を説明するための図である。
本実施形態のスクリーンの基本構成は第１実施形態と同一であり、光吸収片の姿勢が異なるのみである。
したがって、図５において図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００２９】
本実施形態のスクリーン１３においては、図５、図６に示すように、各光吸収片５は、主面が表示面３Ａの法線方向（Ｚ方向）と略平行に配置され、かつ、表示面３Ａの法線を中心とする主面の回転角θがそれぞれ異なるように配置されている。また、各光吸収片５の位置が、光吸収層３内の仮想的な格子点Ｃに対して表示面３Ａの水平方向（Ｘ方向）、垂直方向（Ｙ方向）、法線方向（Ｚ方向）のうちの少なくとも一つの方向にずれている。
【００３０】
本実施形態のスクリーン１３を製造する場合には、図６に示すような仮想的な格子点ＣからのＸ方向のずれ量、Ｙ方向のずれ量、回転角θ、および、図６には現れないＺ方向の高さが不規則に異なる刃状の突起を有する金型を作製し、金型の突起形状を透明樹脂に転写することにより、透明樹脂に溝状の凹部を形成する。その後、凹部内に光吸収性を有する樹脂や金属を埋め込むことにより、光吸収層３を作製できる。
【００３１】
本実施形態においても、高コントラストでモアレが少なく、鮮明な画像を表示可能なスクリーンを実現できる、という第１実施形態と同様の効果が得られる。特に本実施形態の場合、複数の光吸収片５の各々が格子点上に並んでいないため、モアレの発生を確実に抑制できる。また、複数の光吸収片５の主面が表示面３Ａの様々な方向を向いているため、表示面３Ａの垂直方向、水平方向、斜め方向等、様々な方向からの外乱光を効果的に遮断し、高コントラストの画像が得られる。
【００３２】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態は、上記第１〜第３実施形態のスクリーンを備えたプロジェクションシステムの一例である。
図７は本実施形態のプロジェクションシステムの概略構成図である。
【００３３】
本実施形態のプロジェクションシステム３０は、図７に示すように、プロジェクター３１と、第１〜第３実施形態のスクリーン１，１１，１３とから構成されている。プロジェクター３１は、光源１１、ダイクロイックミラー１４，１５、反射ミラー１６，１７，１８、入射レンズ１９、リレーレンズ２０、出射レンズ２１、液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ、クロスダイクロイックプリズム２２、投射レンズ２３等から構成されている。その他、光源１１から射出される光の照度分布を均一化するためのインテグレータ光学系、光源１１から射出される光の偏光状態を液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂで用いる偏光に揃える偏光変換光学系を備えていても良い。
【００３４】
光源１１は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等のランプ２４と、ランプ２４の光を反射するリフレクタ２５とから構成されている。ダイクロイックミラー１４は、光源１１からの白色光に含まれる赤色光を透過させるとともに、青色光と緑色光とを反射する機能を有している。ダイクロイックミラー１５は、青色光を透過させるとともに、緑色光を反射する機能を有している。よって、ダイクロイックミラー１５を透過した赤色光は反射ミラー１６で反射されて、赤色光用液晶ライトバルブ１２Ｒに入射される。また、ダイクロイックミラー１４で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー１５によって反射され、緑色光用液晶ライトバルブ１２Ｇに入射される。
【００３５】
さらに、ダイクロイックミラー１４で反射された青色光は、ダイクロイックミラー１５を透過する。青色光に対しては、長い光路による光損失を防ぐため、入射レンズ１９、リレーレンズ２０および出射レンズ２１を含むリレーレンズ系からなる導光光学系２６が設けられている。この導光光学系２６を介して青色光が青色光用液晶ライトバルブ１２Ｂに入射される。
【００３６】
各液晶ライトバルブ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム２２に入射する。このクロスダイクロイックプリズム２２は４つの直角プリズムを貼り合わせたものであり、その界面には赤光を反射する誘電体多層膜と青光を反射する誘電体多層膜とがＸ字状に形成されている。これらの誘電体多層膜により３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された光は、投射光学系である投射レンズ２３によってスクリーン１，１１，１３上に投影され、画像が拡大表示される。
【００３７】
本実施形態によれば、上記第１〜第３実施形態のスクリーン１，１１，１３を備えているため、高コントラストで鮮明な画像を表示可能なプロジェクションシステムを構築できる。
【００３８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態では、光吸収片の位置が表示面の水平方向、垂直方向、法線方向の全てにおいて不規則な例を示したが、少なくとも上記３つの方向のうちのいずれか一つの方向において不規則であれば従来例に比べて効果が得られ、複数の方向において不規則であれば効果はより大きくなる。また、各構成部材の形成材料、製造方法等については、上記実施形態の記載に限定されることなく、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１１，１３…スクリーン、２…光反射層、３…光吸収層、４…基材層、５…光吸収片、３０…プロジェクションシステム、３１…プロジェクター。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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